Biến tần, một biện pháp tiết kiệm điệnTiết kiệm điện năng

Biến tần, một biện pháp tiết kiệm điệnỞ các xí nghiệp, nhà máy và ở các nhà máy điện đều có các thiết bị hút thổi gió, khói, hơi nước...có sử dụng động cơ ba pha xoay chiều làm động cơ sơ cấp. Tại các xí nghiệp khác, thường là các thiết bị làm mát ( điều hoà trung tâm ), máy bơm nước... Trong quá trình sản xuất, lưu lượng của các thiết bị này luôn cần thay đổi để phù hợp với nhu cầu cụ thể về sản xuất của xí nghiệp, nhà máy.... ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Biến tần, một biện pháp tiết kiệm điệnTiết kiệm điện năngTiết kiệm điện năng Tháng 1/2007KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ Biến tần, một biện pháp tiết kiệm điệnỞ các xí nghiệp, nhà máy và ở các nhà máy điện đều có các thiết bị hút thổi gió,khói, hơi nước...có sử dụng động cơ ba pha xoay chiều làm động cơ sơ cấp. Tạicác xí nghiệp khác, thường là các thiết bị làm mát ( điều hoà trung tâm ), máybơm nước...Trong quá trình sản xuất, lưu lượng của các thiết bị này luôn cần thay đổi để phù hợpvới nhu cầu cụ thể về sản xuất của xí nghiệp, nhà máy.... Với động cơ sơ cấp là cácđộng cơ xoay chiều ba pha, việc điều chỉnh lưu lượng của các thiết bị này là khó khănvì như ta đã biết, lưu lượng của các môi chất thông qua thiết bị là phụ thuộc vào tốcđộ qua của động cơ sơ cấp. Với cấu tạo của các động cơ xoay chiều ba pha truyềnthống thì tốc độ quay của động cơ coi như không đổi với hệ thống lưới điện xoaychiều có tần ssố công nghiệp f= 50Hz thông qua quan hệ f=p.n/60 - trong đó p là sốđôi cực của động cơ, và n là tốc độ quay. Với quan hệ này, tốc độ quay của động cơchỉ còn phụ thuộc vào tần số của lưới điện. Vì vậy để thực hiện thay đổi được lưulượng, điều tốt nhất là thay đổi tốc độ động cơ sơ cấp, có nghĩa là cần thay đổi tần sốcủa lưới điện .Thêm nữa, như ta đã biêt, đối với các hệ truyền động loại bơm và quạt,mômen tải phụ thuộc vào tốc độ quay của trục theo hàm bình phương. Lưu lượng racủa hệ tỉ lệ thuận với tốc độ quay:Do đó, công suất đòi hỏi của hệ thống tỉ lệ với lập phương của tốc độ quay và cũng làtỉ lệ với lập phương của lưu lượng:Do rằng việc điều chỉnh tần số của lưới điện là điều không thể được, nên cho đến naytại các xí nghiệp, nhà máy thường để điều chỉnh lưu lượng, người ta thường sử dụngbiện pháp điều chỉnh các lá chắn đầu vào, đầu ra hoặc làm một đường quay trở lại (như hình vẽ 1,3). Thí dụ như ở nhà máy nhiệt điện, ở các quạt hút khói, thổi gió, ởđầu ra hoặc đầu vào của quạt, thường có một lá chắn động, gồm các cánh hình cánhquạt, có trục quay theo các bán kính. Có một động cơ nhỏ điều khiển độ quay của cáclá chắn này, để tạo ra các khe hở rộng hay hẹp tuỳ theo yêu cầu cho gió, khói lọt qua.Việc điều chỉnh lưu lượng khói gió kiểu đối phó này tuy có đem lại hiệu quả về điềuchỉnh lưu lượng khói gió nhưng không kinh tế vì động cơ vẫn làm việc gần nhưkhông thay đổi, lượng điện tiêu thụ không giảm được bao nhiêu. Hình vẽ đường đặctính nêu dưới đây sẽ cho thấy điều đó. Trang - 1 -Tiết kiệm điện năng Tháng 1/2007Hiển nhiên là trong các phương pháp trên đây, năng lượng tiêu thụ của toàn hệ thốnglớn hơn nhiều so với năng lượng yêu cầu khi lưu lượng yêu cầu giảm đi so với thiếtkế. Mặc dù khi giảm lưu lượng ra, năng lượng tiêu thụ cũng giảm đi nhưng tổn haotrên các thiết bị khống chế như các lá chắn vẫn còn lớn. Các phương pháp điều chỉnhlá chắn khác nhau cho thấy tổn hao trên các lá chắn cũng khác nhau rất nhiều. Việclàm mất đi những tổn hao trên các lá chắn này gợi ra một tiềm năng tiết kiệm rất lớn.Như đã biết ở trên, lưu lượng của các thiết bị này phụ thuộc vào tốc độ của động cơsơ cấp, mà tốc độ này lại phụ thuộc vào tần số của nguồn điện. Vì vậy với một độngcơ sơ cấp đã có, việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng thực hiện được nhất là thay đổi tần sốcủa nguồn điện. Giải pháp cho vấn đề trên chính là sử dụng biến tần để thay thế chocác van .Theo các công nghệ truyền thống trước đây mới chỉ thực hiện được việc biến tần ởcác tần số cao, với công suất nhỏ trong kỹ nghệ truyền thanh và truyền hình. Còn vớitần số công nghiệp và với công suất lớn hàng trăm kilô wat thì chưa thực hiện được.Cho đến nay, rào cản về trình độ công nghệ này đã bị tháo bỏ, các nước có nền kỹnghệ tiền tiến đã chế tạo được các máy biến tần công suất lớn, và ngay lập tức đãđược áp dụng vào sản xuất, giải quyết được vấn đề điều chỉnh tốc độ của các động cơba pha xoay chiều và đem lại hiệu quả cao về mặt kinh tế.Việc điều chỉnh đầu ra (v.d lưu lượng) của bơm/quạt được thực hiện ngay tại đầu vàolà nguồn sinh ra lưu lượng, cũng chính là thông qua điều chỉnh tốc độ của động cơtruyền động bơm/quạt ấy. Khi không phải dùng van (hoặc để các van sẵn có mở tốiđa) đương nhiên sẽ không còn tổn thất trên van. Động cơ cũng không phải sinh côngsuất cơ trên trục lớn hơn nhu cầu thực để thắng sức cản trên các van.Trong hình vẽ 2 là đường đặc tính năng lượng - lưu lượng của bộ biến tần so sánh vớibộ điều khiển lá chắn đầu vào. Theo hai đường đặc tính trên, chúng ta luôn thấyđường biểu diễn năng lượng cho hệ thống khi dùng biến tần (Micromaster) để điềukhiển nằm thấp hơn rất nhiều so với đặc tính van, nhất là khi lưu lượng ra điều chỉnhxuống giá trị phần trăm thấp. Như trên hình vẽ, nếu giảm lưu lượng đi 20% thì nănglượng tiêu thụ sẽ giảm gần 50% so với giá trị thiết kế với phương án điều khiển láchắn đầu vào. ...